KR100688686B1 - Method for fabricating mim structure capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 MIM 구조 커패시터 제조 공정 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional MIM structure capacitor manufacturing process,
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 구조 커패시터 제조 공정 단면도.2A to 2B are cross-sectional views of a MIM structure capacitor manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
211 : Ti막 213 : TiN막211 Ti
215 : AlCu막 217 : Ti막215: AlCu film 217: Ti film
219 : TiN막 220 : 나이트라이드막219 TiN
232 : Ti막 234 : TiN막232: Ti film 234: TiN film
210 : 하부 금속층 230 : 상부 금속층210: lower metal layer 230: upper metal layer
본 발명은 반도체 소자의 커패시터 제조 방법에 관한 것으로, 특히 금속/절연체/금속(Metal/Insulator/Metal: MIM) 구조 커패시터에서 나이트라이드막 잔존물 을 제거시키는 MIM 구조 커패시터 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a capacitor of a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a MIM structure capacitor that removes nitride film residues from a metal / insulator / metal (MIM) structure capacitor.
통상적으로, 반도체 소자에 사용하는 커패시터는 그 구조에 따라 크게 PIP(Poly Insulator Poly) 커패시터와 MIM 커패시터로 구분되며, 상기 각 구조의 커패시터는 각각의 고유한 특성이 있어 반도체 소자의 특성에 따라 적절히 선택되어 사용되고 있다.In general, capacitors used in semiconductor devices are classified into PIP (Poly Insulator Poly) capacitors and MIM capacitors according to the structure thereof. Capacitors of each structure have their own characteristics and are appropriately selected according to the characteristics of the semiconductor device. It is used.
이중 특히 MIM 구조 커패시터는 고주파를 사용하는 반도체 소자에 사용되고 있는데, 이는 상기 PIP 구조의 커패시터는 상부 전극 및 하부 전극을 도전성 폴리실리콘으로 사용하기 때문에 상분전극/하부전극과 절연체 박막 계면에서 산화반응이 일어나 커패시턴스의 용량이 줄어드는 문제점이 있는 반면, MIM 구조 커패시터는 비저항이 작고 내부에 공핍에 의한 기생 커패시턴스가 없어 높은 용량의 구현이 가능하기 때문이다.Particularly, MIM structure capacitors are used in semiconductor devices using high frequency. Since the PIP structure capacitors use upper electrodes and lower electrodes as conductive polysilicon, oxidation reaction occurs at the upper and lower electrodes and the insulator thin film interface. This is because the capacitance of the capacitance is reduced, whereas the MIM structure capacitor has a small specific resistance and there is no parasitic capacitance due to depletion therein, thereby enabling high capacitance.
즉, 고주파를 사용하는 반도체 소자에서는 RC 지연에 의해 소자 특성이 달라질 수 있기 때문에 가급적 전기적 특성이 좋은 Metal을 사용하는 MIM 구조의 커패시터가 사용되는 것이다.That is, in the semiconductor device using high frequency, since the device characteristics may be changed by RC delay, a capacitor having a MIM structure using metal having good electrical characteristics is used.
도 1은 종래 MIM(Metal Insulator Metal) 커패시터의 공정 단면도를 도시한 것으로, 상기 도 1에서와 같이 MIM 구조를 위해 티타늄/질화 티타늄(Ti/TiN)(100, 102), 알루미늄 구리(AlCu)(104), 티타늄/질화 티타늄(Ti/TiN)(106, 108)으로 된 하부 전극 금속층을 형성하고, 하부 전극 금속층 위로 절연층인 나이트라이드(Nitride)막(110)과 상부 전극 금속층인 티타뉴/질화 티타늄(Ti/TiN)(112, 114)을 차례로 증착시킨다. 이어 상기 상부 전극 금속층 위로 포토레지스트(photo-resist) 를 도포하고, 포토레지스트층을 패터닝(patterning)하여 패터닝된 포토레지스트층을 식각 마스크로 한 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching ; RIE) 공정을 통해 상부 전극 금속층(112, 114) 및 절연층의 나이트라이드막(110)을 차례로 식각하여 MIM 구조를 형성시키게 된다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional metal insulator metal (MIM) capacitor, and as shown in FIG. 1, titanium / titanium nitride (Ti / TiN) 100 and 102 and aluminum copper (AlCu) ( 104, a lower electrode metal layer of titanium / titanium nitride (Ti / TiN) 106, 108 is formed, and a
그러나, 상기한 바와 같은 종래 MIM 커패시터의 구조에서는 기본적으로 금속(metal) RIE 공정에서 상기 도 1에서 보여지는 바와 같이 나이트라이드 잔존물(Nitride reside)(116)가 발생하게 되는데, 이는 스톱 물질(stop material)로 사용되는 나이트라이드막(110)의 두께가 얇아서 식각 마진이 작거나 나이트라이드 제거능력이 탁월한 공정 조건을 적용하지 못하기 때문이다. However, in the structure of the conventional MIM capacitor as described above, in the metal RIE process,
또한, 상기 나이트라이드 잔존물은 금속 세정(metal cleaning) 공정에서 막의 성질 변화를 일으켜 후속 공정에서도 제거가 되지 않게 되는데, 상기 나이트라이드 잔존물은 후속 공정인 패터닝 공정에 패턴 불량을 야기하기도 하여 결국 패턴 쇼트를 발생시키는 문제점이 있었으며, 이를 위해 나이트라이드 잔존물을 제거하고자 식각 시간을 증가시키는 경우에는 하부층(sub layer)이 늘어나게 되는 문제점이 있었다. In addition, the nitride residues change the properties of the film in the metal cleaning process so that they cannot be removed in subsequent processes. The nitride residues may cause pattern defects in the subsequent patterning process, resulting in a pattern short. There was a problem that occurs, for this purpose, when the etching time is increased to remove the nitride residues, there was a problem that the sub layer is increased.
따라서, 본 발명의 목적은 MIM 구조의 커패시터 특성을 향상시키고 금속식각 시 공정을 안정화시키며, 후속 공정의 공정 마진을 확보할 수 있는 MIM 구조 커패시터 제조 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a MIM structure capacitor manufacturing method capable of improving the characteristics of the capacitor of the MIM structure, stabilizing a process during metal etching, and securing a process margin of a subsequent process.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 MIM 구조 커패시터 제조방법으로서, (a)MIM 구조 커패시터를 위해 하부 금속 전극층/절연층/상부 금속 전극층을 순차적으로 증착시키는 단계와, (b)상기 상부 전극층위로 포토레지스트를 도포하고, 포토레지스트층을 패터닝하는 단계와, (c)상기 패터닝된 포토레지스트층을 식각 마스크로 하여 상기 상부 금속 전극층과 절연층을 식각시키는 단계와, (d)상기 식각 후 상기 나이트라이드 잔존물 상부로 식각 버퍼층으로 옥사이드막을 증착시키는 단계와, (e)상기 옥사이드막을 상기 하부 전극층 엔드포인트까지 식각하여 나이트라이드 잔존물을 제거시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a method of manufacturing a MIM structure capacitor, (a) sequentially depositing a lower metal electrode layer / insulating layer / upper metal electrode layer for the MIM structure capacitor, and (b) onto the upper electrode layer Applying a photoresist and patterning the photoresist layer; (c) etching the upper metal electrode layer and the insulating layer using the patterned photoresist layer as an etch mask; and (d) the nitrate after the etching. Depositing an oxide film onto the etch residue layer as an etch buffer layer, and (e) etching the oxide film to the lower electrode layer endpoint to remove nitride residues.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 MIM 커패시터 제조 공정 단면도를 도시한 것이다. 이하 상기 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 MIM 구조 커패시터 제조방법을 상세히 설명하기로 한다.2A to 2B illustrate cross-sectional views of a MIM capacitor manufacturing process according to an exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, a method of manufacturing a MIM structure capacitor will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2B.
먼저 도 2a에서와 같이 2개의 티타늄/질화 티타늄(Ti/TiN)(211, 213), 알루미늄 구리(AlCu)(215)으로 구성되는 하부 전극 금속층(210)을 스퍼터링(sputtering)을 이용하여 증착 형성하고, 상기 하부 전극 금속층(210) 위로 MIM 구조 커패시터의 절연층으로서 나이트라이막(220)을 증착시키며, 상기 나이트라이드막(220) 상부에 하나의 티타늄/질화 티타늄(Ti/TiN)(232, 234)으로 구성되는 상부 전극 금속층(230)을 형성시킨다. First, as shown in FIG. 2A, the lower
이어 상기 상부 전극 금속층(230) 위로 포토레지스트를 도포하고, 포토레지 스트층을 패터닝하여 패터닝된 포토레지스트층을 식각 마스크(도시하지 않음)로 한 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching ; RIE) 공정을 통해 상부 전극 금속층(230) 및 절연층의 나이트라이드막(220)을 차례로 식각하여 MIM 구조를 형성시키게 된다. 이때 상기 하부 전극 금속층(210)은 5000Å의 두께로 형성하고, 절연층의 나이트라이드막(220)은 600Å의 두께로 형성한다. 또한 상부 전극 금속층(230)은 Ti/TiN막(232, 234)이 각각 500Å/1500Å의 두께로 형성되며, 포토레지스트 마스크는 13000Å으로 형성된다.Subsequently, a photoresist is applied on the upper
한편, 상기 상부 전극 금속층(230) 및 절연층의 나이트라이드막(220)에 대한 금속 RIE 공정 시 나이트라이드막의 표면에 거칠게 형성되는 나이트라이드 잔존물(240)에 의해 문제가 발생하였음을 전술한 바와 같다. On the other hand, as described above, the problem is caused by the
따라서, 본 발명에서는 상기 나이트라이드 잔존물을 제거하기 위한 제1조건으로 아래 예시된 바와 같은 금속 RIE 공정 조건에서 같이 상부 전극 금속층(230)과 절연층인 나이트라이드막(220)을 식각시킨다. Accordingly, in the present invention, the upper
[금속 RIE 조건][Metal RIE Condition]
Ti/TiN :8mT/900W(source)/150W(bias)/50Cl2/10CHF3/50Ar/50sec(time etch)Ti / TiN: 8mT / 900W (source) / 150W (bias) / 50Cl 2 / 10CHF 3 / 50Ar / 50sec (time etch)
Nitride :8mT/900W(source)/150W(bias)/20CHF3/150Ar/10sec(time etch)Nitride: 8mT / 900W (source) / 150W (bias) / 20CHF 3 / 150Ar / 10sec (time etch)
상기 금속 RIE 공정 조건으로 식각 시 중요한 것은 상기 상부 전극 금속층(230)인 Ti/TiN막(232, 234)이 완전히 제거된 시점에서 순수히 나이트라이드막 (220)을 제거하는 공정을 사용하여 1차 제거를 실시하게 된다.When etching under the metal RIE process conditions, the first removal is performed by using a process of purely removing the
이하 상기 금속 RIE 공정 조건에 따른 식각 공정을 상세히 설명하면, 먼저 상부 전극 금속층(230)인 Ti/TiN막(232, 234)을 제거하는 공정은 전통적으로 사용하는 Cl2를 이용하여 식각을 하지만, 추가적으로 Ti/TiN의 측벽을 보호하고 더욱이 Ti와 계면에 있는 나이트라이드막을 어느 정도 제거하기 위해 CHF3를 사용하며, 또한 유니포머티(uniformity)를 형성시키기 위해 Ar를 사용한다.Hereinafter, the etching process according to the metal RIE process conditions will be described in detail. First, the process of removing the Ti /
그 다음으로 제거되지 않고 남아 있는 나이트라이드 잔존물(Nitride residue)(240)을 제거하기 위하여 CHF3를 전 공정에서 사용하는 양보다 더 추가로 사용하고, 이와 같은 추가의 Ar을 이용하여 Cl을 사용하지 않고 순수히 나이트라이드막(220)을 제거시킨다. 한편, 상기 나이트라이드막(220) 제거를 위해 F가 함유된 모든 가스(gas)가 사용 가능한 것은 아니다. 예를 들어 CF4등의 가스는 Ti/TiN(112, 114)의 패터닝을 함에 있어 문제가 발생하는 바, 본 발명에서는 CHF3 가스만을 적용하였다.Then use CHF 3 in addition to the amount used in the previous process to remove the remaining nitride residues (240) and do not use Cl with this additional Ar. Without removing the
위와 같은 조건의 금속 RIE 공정을 수행한 이후에도, 상기 도 2a에서와 같이 나이트라이드 잔존물(240)이 완전 제거되지는 않는다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 상기 나이트라이드 잔존물(240) 제거를 위한 제2조건으로 옥사이드막(250)을 이용하게 된다. Even after performing the metal RIE process under the above conditions, the
즉, 상기 도 2a에서와 같이 나이트라이드막 잔존물(240) 상부로 나이트라이 드막 잔존물(240)의 제거를 위해 나이트라이드막 식각 버퍼층으로 사용하기 위한 옥사이드막(Oxide)(250)을 100∼1000Å 두께로 증착시킨다. That is, as shown in FIG. 2A, an
이어, 상기 나이트라이드막 식각 조건으로 상기 옥사이드막(250)을 EPD(End Point Detector)로 검출한 후, 추가로 동일 조건을 적용하여 식각을 수행시키게 되는데, 이와 같은 식각공정을 통해 도 2b에서 보여지는 바와 같이 나이트라이드 잔존물(240)을 완전히 제거할 수 있다.Subsequently, the
상기한 바와 같이 본 발명에서는 MIM 구조의 커패시터 제조에 있어서, 금속 RIE 공정 시 MIM 구조의 절연층으로 형성되는 나이트라이드막의 잔존물을 제거시킴으로써 MIM 구조 커패시터의 특성을 향상시킬 수 있으며, 금속 식각 공정의 안정성을 확보할 수 있어 생산성을 도모할 수 있고, 또한 후속 공정의 공정 마진을 증대시킬 수 있게 된다.As described above, in the manufacturing of the capacitor of the MIM structure, the characteristics of the MIM structure capacitor can be improved by removing the residue of the nitride film formed of the insulating layer of the MIM structure during the metal RIE process, and the stability of the metal etching process. It is possible to secure the productivity and to increase the process margin of the subsequent process.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 MIM 구조의 커패시터 제조에 있어서, 금속 RIE 공정 시 MIM 구조의 절연층으로 형성되는 나이트라이드막의 잔존물을 제거시킴으로써 MIM 구조 커패시터의 특성을 향상시킬 수 있으며, 금속 식각 공정의 안정성을 확보할 수 있어 생산성을 도모할 수 있고, 또한 후속 공정의 공정 마진을 증대시킬 수 있게 되는 이점이 있다.As described above, in the manufacturing of the capacitor of the MIM structure, the characteristics of the MIM structure capacitor can be improved by removing the residue of the nitride film formed of the insulating layer of the MIM structure during the metal RIE process. It can be ensured that the stability of the productivity can be achieved, and also there is an advantage that can increase the process margin of the subsequent process.
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KR100924879B1 (en) | 2007-12-24 | 2009-11-02 | 주식회사 동부하이텍 | Method for fabricating mim structure capacitor |
US8169051B2 (en) | 2007-03-20 | 2012-05-01 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device including capacitor element and method of manufacturing the same |
CN106553992A (en) * | 2015-09-25 | 2017-04-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | The manufacture method of metal electrode structure |
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Cited By (5)
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US8169051B2 (en) | 2007-03-20 | 2012-05-01 | Fujitsu Semiconductor Limited | Semiconductor device including capacitor element and method of manufacturing the same |
US8642400B2 (en) | 2007-03-20 | 2014-02-04 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of manufacturing semiconductor device including capacitor element |
KR100924879B1 (en) | 2007-12-24 | 2009-11-02 | 주식회사 동부하이텍 | Method for fabricating mim structure capacitor |
CN106553992A (en) * | 2015-09-25 | 2017-04-05 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | The manufacture method of metal electrode structure |
CN106553992B (en) * | 2015-09-25 | 2018-06-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | The manufacturing method of metal electrode structure |
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